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AVALIAÇÃO DO POTENCIAL FISIOLÓGICO DE SEMENTES
JULIO MARCOS FILHOTECNOLOGIA DE SEMENTES
DEPTO. DE PRODUÇÃO VEGETAL – USP/ESALQ
Estabelecimento do estande prioridade permanente para o produtor rural
Avaliação do potencial fisiológico identificar, demaneira consistente, os lotes com maior probabilidadede apresentar o desempenho desejado
INTRODUÇÃO
EMERGÊNCIA RÁPIDA E UNIFORME DE PLÂNTULAS
Uniformidade de desenvolvimento
Rendimento da cultura
Qualidade do produto
INTRODUÇÃO
Somente os efeitos sobre a emergência de plântulas sãosuficientes para justificar a utilização de lotes de sementescom alto potencial fisiológico
A disponibilidade de métodos eficientes para sua avaliação ea interpretação correta dos resultados permite a tomada dedecisões seguras, de acordo com as exigências do mercado
INTRODUÇÃO
Resultados da avaliação do potencial fisiológico, emlaboratório são mais facilmente reproduzidos emcampo quando as condições de ambiente sãofavoráveis pré e pós-emergência das plântulas
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Avaliação rotineira do potencial fisiológico
Teste de germinação
Teste de tetrazólio
INTRODUÇÃO
TESTE DE GERMINAÇÃO
Condução de acordo com instruções apresentadas emRegras para Análise de Sementes (nacionais einternacionais)
Semente germinada capacidade de originarplanta normal sob condições favoráveis de campo
Percentagem de germinação percentagem desementes que produziram plântulas normais sobcondições e limites de tempo especificados nas RAS
Objetivo comparar lotes e determinar valor paraa semeadura
Condições padronizadas para obtenção da germinaçãorápida e completa das amostras avaliadas
Tentativa obter a máxima germinação possível daamostra analisada
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PROCEDIMENTO
CREDENCIAIS DO TESTE DE GERMINAÇÃO
Informações sobre o potencial fisiológico
Padronização na comparação de resultados
Identificação de anormalidades e suas causas
Detecção de ocorrência e intensidade de dormência
Detecção da presença de microrganismos
Bases para aprovação ou recusa de lotes
CRÍTICAS AO TESTE DE GERMINAÇÃO
Relação com emergência de plântulas em campo
Condições “ideais” de ambiente
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Relação com emergência de plântulas em campo
CRÍTICAS AO TESTE DE GERMINAÇÃO
Germinação inicial e após armazenamento de 07 lotes desementes de soja, em condições normais de ambiente(Adaptado de Delouche e Baskin, 1973)
Relação com potencial de armazenamento
CRÍTICAS AO TESTE DE GERMINAÇÃO
Detecção do progresso da deterioração
CRÍTICAS AO TESTE DE GERMINAÇÃO
Conceitos baseados na morfologia de plântulas
Desempenho de lotes com germinação semelhante
Plântulas com deficiências
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Germinação e emergência das plântulas em campo de 94 amostras provenientes de lotes submetidos a fiscalização do comércio de sementes de soja no estado do Mississippi, USA. (Adaptado de Delouche, 1974)
TESTE DE TETRAZÓLIO
Método para estimar a viabilidade (ou vitalidade ?) e ovigor de sementes, com base na alteração dacoloração de tecidos vivos (em áreas vitais dassementes), em contato com solução de cloreto de 2,3,5trifenil TZ.
Resultados refletem a atividade de sistemas enzimáticosintimamente relacionados à germinabilidade dassementes
PROCEDIMENTOPreparo das soluções
Pré-condicionamento das sementes
Preparo das sementes
Desenvolvimento da coloração
Interpretação
Brasil: alta competência estabelecida soja, milho, feijão, algodão, amendoim, café, forrageiras
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TESTES DE VIGOR
ALTERNATIVAS PARA COMPLEMENTAR INFORMAÇÕES SOBRE O POTENCIAL FISIOLÓGICO
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Necessidade de alternativas
Primeira referência a vigor: Nobbe (1876)
Primeiro teste: Hiltner e Ihssen (1911)
Grande impulso: Congresso da ISTA (1950)
AVALIAÇÃO DO VIGOR
Detectar diferenças no potencial fisiológicode lotes de sementes com germinaçãosemelhante
Distinguir, com segurança, lotes de alto e debaixo vigor, com germinação aceitável.
Como identificar lotes de vigor médio?
Separar lotes em diferentes níveis de vigor, demaneira proporcional à emergência de plântulasem campo e potencial de armazenamento
100
80
TEMPO
Curva de perda da viabilidade da semente (POWELL, 1986)
FASE 1 FASE 2 FASE 3 CONSIDERAÇÕES GERAIS
VIGOR É REFLEXO DE UM CONJUNTO DECARACTERÍSTICAS: que característica estáem avaliação?
EXPRESSÃO DOS RESULTADOS DE TESTES DE VIGOR ?
%, cm/plântula, mg/plântula, µS/cm/g, índicede velocidade, dias, ppm/g …
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SIGNIFICADO DE “n” % DE VIGOR ?
CONSIDERAÇÕES GERAIS
TESTES DE VIGOR FORNECEM RESULTADOSCOMPARATIVOS: NÃO QUANTIFICAR !!!!
CONSIDERAÇÕES GERAIS
RESPOSTAS DIFERENTES, dependendo dacaracterística avaliada e do genótipo
PADRONIZAÇÃO
Resultados em (%):falsa expectativa do desempenho
CONSIDERAÇÕES GERAIS
RELAÇÕES COM A EMERGÊNCIA DAS PLÂNTULAS EM CAMPO
Eficiência das avaliações em laboratório diminui à medida que as condições de
ambiente se desviam das ótimas
CONSIDERAÇÕES GERAIS
AVALIAÇÃO:CARACTERÍSTICAS DAS PLÂNTULASESTADO METABÓLICO ATUALREAÇÃO DA SEMENTE A ESTRESSES
UM TESTE OU UM CONJUNTO DE TESTESpara avaliar potencial de desempenho emcampo e durante o armazenamento?
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CONSIDERAÇÕES GERAIS
TESTES: base teórica consistente, resultadosreproduzíveis e relacionados com a emergênciade plântulas em campo
CARACTERÍSTICAS DE UM BOM TESTE:- Simplicidade - Rapidez- Baixo custo- Objetividade- Padronização
TESTES FISIOLÓGICOS
PROCURAM DETERMINAR ATIVIDADE(S) FISIOLÓGICA(S)ESPECÍFICA(S), CUJA MANIFESTAÇÃO DEPENDE DO VIGOR
CLASSIFICAÇÃO DO VIGOR DE PLÂNTULAS
PRIMEIRA CONTAGEM DE GERMINAÇÃO
VELOCIDADE DE GERMINAÇÃO OU DE EMERGÊNCIA DE PLÂNTULAS
CRESCIMENTO DE PLÂNTULAS
TESTES BIOQUÍMICOS
AVALIAM ALTERAÇÕES BIOQUÍMICAS ASSOCIADASAO VIGOR DAS SEMENTES
TESTE DE TETRAZÓLIO
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
LIXIVIAÇÃO DE POTÁSSIO
TESTES DE RESISTÊNCIA A ESTRESSES
AVALIAM O DESEMPENHO DE SEMENTES SUBMETIDASA ESTRESSES
ENVELHECIMENTO ACELERADO
TESTE DE FRIO
DETERIORAÇÃO CONTROLADA
GERMINAÇÃO A BAIXA TEMPERATURA
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IMPORTÂNCIA DOS PROCEDIMENTOS
TESTE DE GERMINAÇÃO
- CONDIÇÕES ÓTIMAS
- CONCESSÕES ÀS SEMENTES E PLÂNTULAS 2 contagens
TESTES DE VIGOR
- MAIOR SENSIBILIDADE, REFINAMENTO
- METODOLOGIA MENOS “BENEVOLENTE”, CONTROLE
MAIS RIGOROSO
- CRITÉRIOS MAIS RÍGIDOS PARA INTERPRETAÇÃO
IMPORTÂNCIA DOS PROCEDIMENTOS
EXEMPLOS
TESTE DE GERMINAÇÃO
Opções de temperatura
Variação da temperatura interna do germinador: + 1oC
TESTES DE VIGOR
72 horas = 72 horas e não 70 horas ou 75 horas
Variação da temperatura interna da câmara de
envelhecimento acelerado: + 0,3oC
IMPORTÂNCIA DOS PROCEDIMENTOS
NECESSIDADE DO CONTROLE RIGOROSO DAS VARIÁVEIS
EXEMPLOS
Temperatura
Grau de umidade das sementes
Tamanho das sementes
Tratamento das sementes
DormênciaResultados de diferentes testes de vigor com sementes de
milho, cv. AG – 162 (MEDINA e MARCOS FILHO, 1990).
TESTES AMOSTRAS(*)
1 2 3 4 5
Germinação (%) 91bc 82d 88c 93b 96a
Envelhecimento (%) 58c 29e 48d 73b 91a
Frio (%) 54c 36d 49c 63b 80a
Emerg. Plântulas (%) 80bc 72d 77c 84ab 88a
RESULTADOS GERAIS
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TESTESLOTES
1 2 3 4 5 6
GERMIN. 92 a 87 b 81 c 82 c 83 bc 80 c
CONT 1 84 a 77 b 68 c 64 c 68 c 63 c
CL.VIGOR 63 a 57 a 42 bc 38 c 46 b 39 c
CONDUT. 70 a 76 a 95 b 99 bc 93 b 104 c
ENVELH. 65 a 62 a 11 bc 15 b 11 bc 08 c
EMERG. 70 a 66 ab 60 bc 58 bc 59 bc 57 c
Resultados de testes de vigor para sementes de ervilha(Caliari & Marcos Filho, 1990)
LOTES GERMIN. (%)
1a CONT.(%)
LIX. K+
(ppm)EMERG.
(%)
1 96 a 78 a 90,0 ab 91 a
2 94 a 72 a 102,0 bc 86 ab
3 86 ab 74 a 121,0 c 79 bc
4 80 bc 69 a 123,0 c 73 cd
5 71 bc 48 c 70,7 a 59 de
6 64 cde 53 bc 130,7 c 58 de
7 62 de 30 d 118,7 bc 56 e
8 49e 20 d 85,3 ab 41 f
Resultados de testes para avaliação do potencial fisiológico deoito lotes de sementes de soja ‘UFV-1’.(Marcos Filho et al, 1984)
TESTES 1 2 3 4 5 6 7 8
Germ x 1a
Cont.0,83** 0,91** 0,90** 0,90** 0,92** 0,80** 0,75** 0,90**
Germ. XLix K+
-0,63** -0,72** -0,63** 0,46 -0,79** -0,33 -0,53** -0,01
Germ x Emerg.
0,25 0,17 0,20 0,17 0,68* 0,49 0,12 0,34
1a Cont.x Lix K+
-0,60* -0,80* -0,54* -0,47 -0,68** -0,24 -0,67** -0,17
Lix K+ x Emerg.
-0,79** -0,67** -0,03 -0,76** -0,71** -0,76** -0,39 -0,72**
Coeficientes de correlação simples ( r ) entre dados obtidos em testes conduzidos com lotes de soja ‘UFV-1’, em quatro épocas(Marcos Filho et al, 1984)
CONCLUSÃO
AVALIAÇÃO CONSISTENTE DO POTENCIAL FISIOLÓGICO
Testes de Germinação + Vigor
Uso de procedimentos padronizados
Interpretação correta dos resultados
Inclusão em análises de rotina
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TESTES BASEADOS NA INTEGRIDADE DAS MEMBRANAS CELULARES
CONDUTIVIDADE ELÉTRICA
PRINCÍPIO
Física: determinação da condutividade elétrica da solução de embebição
Biologia: integridade do sistema de membranas e liberação de exsudados
Classificado como teste bioquímico
Envolve conhecimentos de Física e de Biologia
DESENVOLVIMENTO DO TESTE
Mathews & Bradnock (1967), para estimar a emergência de plântulas de ervilha
PRINCÍPIO- Organização das membranas celulares x liberação de exsudados durante a embebição- Capacidade e velocidade de reorganização das
membranas inversamente proporcional aoestado de deterioração
Substâncias exsudadas: açúcares, ácidos orgânicos, proteínas, aminoácidos, íons (K+, Ca++, Mg++, Na+), substâncias fenólicas, fosfatos
Maior liberação de exudados maior condutividade MENOR VIGOR
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A restauração da integridade das membranas celularesdepende do estado fisiológico da se mente
As sementes de alto vigor reorganizam suas membranas celulares mais rapidamente que as de baixo vigor
Recuperam a permeabilidade seletiva e liberam menor quantidade de eletrólitos à solução
Craviotto
PRINCÍPIOOuyang (2002): deterioração das membranas ocorre em
três estádios
1. Início da degradação dos fosfolipídios, com perda departe da estrutura das membranas: moléculasmenores, como as de açúcares não conseguematravessar a membrana, mas íons conseguem
2. Grande parte da extensão das membranas perdeintegridade: aumenta liberação de solutos
3. Estrutura desintegra e membrana perde função
INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS
Em soja:
Alto vigor: ≤ 70 µS / cm / g
Baixo vigor: ≥ 100 µS / cm / g
Em milho:
Alto vigor: ≤ 04 µS / cm / g
Baixo vigor: ≥ 30 µS / cm / g
Vieira (1995, 2004)
LIXIVIAÇÃO DE POTÁSSIO
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- PRINCÍPIOÉ o mesmo do teste de condutividade elétricaLiberação de íons: K > Ca > Mg > Na
- VANTAGENSRapidezDeterminação de apenas um íon
TESTE DE TETRAZÓLIO
Tecidos vivos, em contato com solução de cloreto de2, 3, 5 trifenil tetrazólio se colorem devido à reduçãoda solução, resultando em um composto vermelho,insolúvel e não difusível de nome trifenil formazan.Tecidos não viáveis não se colorem
Enzimas desidrogenases catalisam reações respiratóriasnos mitocôndrios
PRINCÍPIO
Não há difusão da formazan para outros tecidos: nítidaseparação entre tecidos vivos, deteriorados e nãoviáveis
PRINCÍPIO
- Enzimas envolvidas:a) Glicólise
deshidrogenase do ácido 3-fosfogliceraldeído
b) Ciclo do ácido cítrico (ciclo de Krebs)deshidrogenase do ácido pirúvicodeshidrogenase do ácido isocítricodeshidrogenase do ácido a-ketoglutáricodeshidrogenase do ácido succínicodeshidrogenasa do ácido málico (*)
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PRINCÍPIO
- Durante a interpretação do teste:identificação das sementes viáveis de acordo com ograu de defeitos, computando-se a quantidade desementes incluídas em cada classe
Isto é efetuado com base na identificação das áreascoloridas e descoloridas, presença, localização enatureza dos distúrbios
Sal de TZ + H+ desidrogenases Trifenilformazan
• incolor• difusível
• vermelho• não difusível
- vermelho normal tecido vigoroso- vermelho intenso tecido em deterioração- branco tecido morto
França Neto
Reação de Redução
França Neto França Neto
INTERPRETAÇÃO
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SOJA, ALGODÃO, FEIJÃO
Identificação de 8 categorias de “viabilidade” (feijão, 7)1 a 5: viáveis6 a 8: não viáveis
Vigor: classes 1 a 3
INTERPRETAÇÃO
AMENDOIM, CAFÉ, MAMONA, MILHO, PEPINO, PIMENTÃO, TOMATE,
Identificação de 3 categorias de “viabilidade”1: viáveis e vigorosas2: viáveis e não vigorosas3: não viáveis
INTERPRETAÇÃO
INTERPRETAÇÃO SOJA
França Neto
- Interpretação do nível de vigor:
Viabilidade = soma 1 a 5Vigor = soma 1 a 3
Muito alto: > 85% Alto: 75% a 84% Médio: 60% a 74% Baixo: 50% a 59% Muito baixo: < 49%
INTERPRETAÇÃO SOJA
França Neto
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Clase (6 - 8): Dano mecânicoDeterioração por “umidade”Danos por percevejos
Interpretação:• sem problema sério: < 6%• problema sério: 7% a 10%• problema muito sério: > 10%
DIAGNÓSTICO DAS CAUSAS DE REDUÇÃO DE QUALIDADE DA SEMENTE DE SOJA
INTERPRETAÇÃO SOJA
França Neto
MilhoINTERPRETAÇÃO
1: Viável vigorosa 2: Viável não vigorosa 3: Não Viável
França Neto
INTERPRETAÇÃO Pimentão
1: Viáveis vigorosas
3: Não Viáveis
INTERPRETAÇÃO Pimentão
2: Viáveis não vigorosas
A: cotilédones e a extremidade da radícula descoloridos;B: um dos cotilédones descolorido;C: extremidade da radícula descolorida
A CB
Gagliardi e Marcos Filho
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TESTES BASEADOS NO DESEMPENHO OU CARACTERÍSTICAS DE PLÂNTULAS
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80I IIIII
Teo
r d
e ág
ua
(%)
Tempo
PRIMEIRA CONTAGEM DE GERMINAÇÃO
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TESTES BASEADOS NO DESEMPENHO OU CARACTERÍSTICAS DE PLÂNTULAS
CRESCIMENTO DE PLÂNTULAS
A) Comprimento das plântulas ou de suas partes- Resultados: considerar apenas as plântulas normais
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Glifosato
Fitotoxicidade: observar o comprimento dohipocótilo, da raiz, engrossamento do hipocótiloe desenvolvimento de raízes secundárias
B) Peso da matéria seca de plântulas normais
C) Velocidade de germinação ou de emergência de plântulas
D) Classificação do vigor de plântulas
E) Protrusão da raiz primária
F) Análise computadorizada de imagens de plântulas
hipocótilo
raiz primária
SVIS
Utilização bem sucedida
Alface Sako et al. (2001)
Soja Hoffmaster et al. ( 2003); Marcos Filho et al. (2009)
Milho Otoni e McDonald (2005)
Melão Marcos Filho et al. (2006)
Utilização potencial: feijão, girassol, mamona, quiabo, algodão, arroz, trigo, tomate, Crotalaria juncea, pepino ...
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Foto: Miller B. McDonaldBaalbaki et al. (2009) Resultado com lotes de sementes de alface (Miller McDonald)
A
B
Amostra A: índice vigor = 982uniformidade = 943
Amostra B: índice vigor = 961uniformidade = 882
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TESTES BASEADOS NA RESISTÊNCIA A ESTRESSES
ENVELHECIMENTO ACELERADO
- PRINCÍPIOTEMPERATURA x COAGULAÇÃO DE PROTEÍNAS DURANTE ARMAZENAMENTO (Crocker e Graves, 1915)
PERCENTAGEM E VELOCIDADE DE GERMINAÇÃO
TEMPERATURA, UMIDADE RELATIVA
DETERIORAÇÃO
- PROCEDIMENTOTRADICIONAL
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PROCEDIMENTO TRADICIONAL
SEMENTES “PEQUENAS” RAPIDEZ E INTENSIDADE DE ABSORÇÃO DE ÁGUA
Riad Baalbaki
PROCEDIMENTO COM SOLUÇÃO SATURADA DE SAL
- Preparar a solução saturada de sal:
KCl 87% U.R.; NaCl % 76 U.R.; NaBr 55% U.R.
DETERIORAÇÃO CONTROLADA
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- Teste desenvolvido para estimar diferenças no potencial
fisiológico de sementes relativamente pequenas, como as
de hortaliças (cebola, alface, brassicas), a partir de
pesquisas conduzidas por Stanley Matthews e Alison
Powell, na Escócia
- Problema detectado por Powell durante a condução de teste
de envelhecimento acelerado com sementes de cebola.
Teores de água de amostras, variando de 11,8% a 24,0%
após 24 horas de envelhecimento, a 45ºC e 100% U.R.
PRINCÍPIO
Sementes úmidas, com diferenças no potencialfisiológico, apresentam variações na velocidade dedeterioração, quando expostas a temperatura elevada
Teste é uma modificação do envelhecimento aceleradoe tem sido recomendado para avaliação do vigor desementes relativamente pequenas, como ashortaliças
O teor de água das sementes é ajustado previamente à exposição a temperatura elevada (geralmente 45ºC)
O teste de deterioração controlada expõe assementes componentes de cada amostra apraticamente o mesmo nivel de deterioração,pois as sementes iniciam o teste com omesmo teor de água
PRINCÍPIO
Riad BaalbakiMiller McDonald
PROCEDIMENTO- Ajuste do teor de água das sementes
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PROCEDIMENTO
- Colocar cada amostra em recipiente de folha de alumínio emanter em câmara a 5oC - 10oC, durante 12 h a 16 h, parauniformização da distribuição da água no interior dassementes (ou uniformização do teor de água de cadaamostra)
PROCEDIMENTO
- Colocar as amostras em equipamento para banho maria (“water bath”), a 45oC, durante o período pré-estabelecido
Miller McDonald
Teores de água de sementes amiláceas e oleaginosas, em equilíbrio com várias umidadesrelativas do ar, durante os testes de envelhecimento acelerado com solução saturada de sal(SSAA), deterioração controlada (CD) and envelhecimento acelerado tradicional (AA) (McDonald,não publicado).
TESTE DE FRIO
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DESENVOLVIDO PARA AVALIAR O VIGOR DE
SEMENTES DE MILHO
ADAPTADO PARA OUTRAS ESPÉCIES.
PRINCÍPIO
Dois tipos de estresse:
a) temperatura + umidade (exsudados/membranas)
b) ação de microrganismos
Sementes são sensíveis a hidratação rápida,especialmente sob temperaturas mais baixas equando apresentam baixo grau de umidade econtato com substrato de potencial hídrico elevado
CONSEQUÊNCIA: liberação de solutos até orestabelecimento da organização das membranas(grau de umidade: + 25%)
Tratamentos PEG (MPa)
Germinação 10oC
Germinação 25oC
0,0
- 0,1
- 0,3
- 0,5
68
71
83
58
75
82
92
67
Efeitos da temperatura e da disponibilidade de água do substratosobre a germinação de sementes de milho doce ‘sh-2’. (Chern e Sung)
SIMULA CONDIÇÕES DESFAVORÁVEIS QUE PODEMOCORRER NA ÉPOCA DE SEMEADURA (EXCESSO DEÁGUA NO SOLO E TEMPERATURAS RELATIVAMENTEBAIXAS).
NA ESSÊNCIA, É UM TESTE PARA AVALIAR O VIGOR,COM BASE NA TOLERÂNCIA DAS SEMENTES AESTRESSES
PROVOCA REDUÇÃO DA VELOCIDADE E DAPORGENTAGEM DE GERMINAÇÃO OU DEEMERGÊNCIA DE PLÂNTULAS, DE MANEIRAPROPORCIONAL AO VIGOR
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Silvio Cicero
GERMINAÇÃO A BAIXA TEMPERATURA
Princípio
Temperaturas baixas, principalmente no inícioda embebição, podem promover efeitosprejudiciais à germinação e desenvolvimentoinicial da plântula, devido à menor velocidade derecuperação da integridade do sistema demembranas celulares
Há indução de danos ao desenvolvimento do sistema radicular e hipocótilo
Sementes vigorosas são menos afetadas
Princípio
Semelhante ao teste de frio, mas não envolveobservação sobre a atividade de microrganismos eo resfriamento é menos intenso
Desenvolvido para avaliar o vigor de sementes de algodão
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Riad Baalbaki
MAIOR VIGOR
MENOR VIGOR